Járművillamosság
Bevezetés • Rövid történeti áttekintés – robbanómotor-gyártás kezdete; – első elektromos gyújtás, 1859 Lenoir féle gázüzemű két ütemű belsőégésű motor; – 1876 négy ütemű Otto motor, szikrainduktor kalapácsos megszakítóval; – XX. század eleje Daimler-Benz, Ford féle motorok, autógyártás – 1930 Robert Bosch, számos villamos fejlesztés pl. szénkefés dinamó, feszültségszabályozó; – 1950 a jelenlegihez hasonló világítási rendszer; – 1960 extra felszereltségek, pl. ablaktörlő, rádió; – 1965 negatív testelésű villamos rendszer; – 1970 elektronikus gyújtás, 3 fázisú generátor, újabb extrák pl. ablak fűtés; – 1980 félvezetős rendszerek elterjedése – 1990 gépjármű rendszerek számítógépes vezérlése, felűgyelete
Gépjárművek villamosenergia-ellátó rendszere • Akkumulátor – álló gépjármű energiaellátó egysége
• Generátor – akkumulátor töltése menet közben
• Indító motor – a benzin vagy diesel motor beindítása
• Villamos vezetékek – elektromos összeköttetés a különböző villamos egységek között
• Fogyasztók – minden olyan egység amelynek a működéséhez villamos energia szükséges
Akkumulátorok • Elektromos energiát alakít át villamos energiává -> tárolja -> vegyi energiát alakít át villamos energiává. • Feladata: – – – – –
villamos energiaellátás biztosítása, indításhoz szükséges áram biztosítása, világítás, gyújtás, kiegészítők táplálása
Gépjármű akkumulátorok fajtái – Savas ólomakkumulátor • Pb + H2SO4,
– Zselés akkumulátor (zárt rendszerű) • Pb, PbO2 lemezek között a kénsav vizes oldata szövetanyagba van itatva,
– spirálcellás akkumulátor • A vékonyra préselt ólomlemezek közé üvegszál szövetet helyeznek, amely az elektrolitot magába szívja, • Spirál alakban felcsavarják
Ólomakkumulátorok
http://www.fekmester.hu/akkumulator/ - ólomlemezei között vékony üvegszálakból készült speciális párnák helyezkednek el és tartják magukban az akkumulátorsavat. - az akkumulátorsav és a lemez anyaga között lejátszódó gyorsabb reakció nagyobb energiamennyiség áthaladását teszi lehetővé
Gépjármű fedélzeti feszültség • Akkumulátor cellafeszültség: – 2 V névleges érték, 2,4 V 100%-ban feltöltve – cellák soros kapcsolása: - 6 db. cella 12 V feszültség
• 12 V (14,4 V) a legelterjedtebb fedélzeti feszültség • Tehergépjárművekben, erőgépekben 24 V (28,8 V) • Hibrid járműveknél 36 V (42 V) 1999 óta
Akkumulátorok egyéb jellemzői • Kapacitás – Ah-ban van megadva 20 órás kisütési időre teljesen feltöltött akku esetében, – jelentése: 20 órán keresztül lehet a megadott érték 1/20-nyi árammal terhelni, – pl. 55 Ah – 20 órán át 55/20 = 2,75 A áramot biztosít, – ezután a feszültség lecsökken 10,5 V-ra
• Indítási áram – 30 s-ig képes ezt az áramot biztosítani anélkül, hogy a feszültsége lecsökkenne a névleges érték 75%-ra, – személygépjármű: 150 A, erőgépeknél 450 – 550 A
A generátor • Váltakozó áramú három fázisú generátor (szinkrongenerátor) • Mechanikai forgási energiát alakít át villamos energiává • A 3 fázisú váltakozó feszültséget diódahíd egyenirányítja • Szűrés nem szükséges, ezt az akkumulátor biztosítja • A gerjesztés szabályozása biztosítja az állandó töltőáramot, hogy ne lépje túl a megengedett 14,4 V feszültséget • legelterjedtebb változat: a körmös pólusú generátor
Felépítés és fontosabb részei
A generátor bekötési vázlata
1. Gerjesztő tekercs (forgó rész); 2. állórész 3 f. tekercsei; 3. gerjesztő diódák; 4. 3 f. egyenirányító híd; 5. gerjesztés szabályozó elektronika; 6. akkumulátor; 7. fogyasztók
Terhelhetőségi karakterisztika
• A terhelhetőség a fordulatszám függvényében változik
Indítómotorok • Feladata: – a belsőégésű motor olyan fordulatszámra történő megforgatása amelynél a gyújtás beindul – diesel motornál 100 - 150 ford/perc, Otto motornál 80 – 100 ford/perc
• Szükséges teljesítmény: – diesel motornál a névleges teljesítmény 6 – 12%-a
• Soros gerjesztésű egyenáramú motorok – a felvett áramerősséggel arányosan nő a nyomaték, a fordulatszám pedig arányosan csökken, – maximális teljesítmény-leadása a rövidzárási áram (n = 0) felénél van
Az indítómotor jelleggörbéje
Az indítómotor felépítése
A csúszó fogaskerekes indítómotor működése • Indítás két ütemben: 1.
a kulcs elfordításakor az elektromágnes betolja a motor tengelyét a főtengely fogaskerék koszorújába, majd az érintkezők rákapcsolják a feszültséget a motorra 2. a forgórész áramot kap és megforgatja a motort
• Lekapcsolás: – Az indítókapcsoló (kulcs) elengedése után a visszahúzó rugó az indítókart az indító-fogaskerékkel együtt visszahúzza alaphelyzetbe. – A szabadonfutó akadályozza meg, hogy a gépjármű motorja beindulása után felpörgesse az indítómotort.
Erőgépek (Zetor) indító rendszere
Diesel indítássegítő berendezés • Téli indítás nehézkes: – előmelegítésre izzító gyertyákat használnak – egyenként 50 – 70 watt teljesítményüek – rövid idő alatt (2 – 5 sec.) kb. 1000 C fokra melegednek
1 szorítóanya a vezetékcsatlakozáshoz; 2 menetes csatlakozó; 3 ház; 4 szigetelő; 5 kerámia szigetelőanyagba ágyazott fűtőszál; 6 védőköpeny
Diesel indítássegítő berendezés • Közvetlen befecskendezésű diesel motoroknál az izzító gyertyák nem alkalmazhatóak. • a szívócsőbe elhelyezett nagy teljesítményű (600...800 W) fűtőbetétekkel melegítik elő a beszívott levegőt. • Ha az indítássegítő berendezések rendben működnek, a téli indítás sem jelent gondot a Diesel autóknál.
Villamos vezetékek • Tulajdonságok: – rugalmas és hajlékony, több vezetőszálból álló sodrott réz vezeték, – nagy áram esetében megfelelő keresztmetszet, – szigetelésnek rugalmasnak és kopásállónak, a motortérben hőállónak kell lennie, – kenőolaj, hajtóanyag és víz behatolás ellen is ellenálló kell legyen, – méret szerint előre gyártott vezeték kötegeket, úgynevezett kábelkorbácsokat készítenek, – az egy irányba menő vezetékeket összekötik, és külön szigeteléssel, védőburkolattal látják el, – az üzemszerűen elmozduló vezetékeket lazára kell hagyni.
Csatlakozókkal szembeni követelmények • Érintkezés: – minél kisebb érintkezési ellenállás, – ónozott, ezüstözött érintkezési felületek.
• Tömítettség: – ahol szükséges, biztosítania kell a nedvesség és szennyező anyagok távoltartását az érintkezőktől.
• Szerelhetőség: – a csatlakozó oldásához szükséges erő ne legyen túl nagy, mert ez szereléskor a kábel sérüléséhez vezethet, – rugós csatlakozók.
• Azonosíthatóság: – fordított vagy nem megfelelő helyre történő csatlakoztatás ellen tájolóhornyok kialakítása,
• Kábelcsatlakoztatás: – forrasztás, roppantott kötés
Jelvezetékek • Multiplex kábelrendszerek (busok): – az intelligens vezérlő elektronika és az érzékelők vagy a beavatkozók közötti kapcsolat, – elvileg az összes rendszer összekötésére elegendő lehet két vezeték (táplálás és jelvezeték), amelyre a különböző egységek csatlakoznak.
• SAE J2057 szabvány: – A osztály: 1 – 10 kbps (Kilo Bit Per Secundum). Pl. tükör, központi zár elemeihez. – B osztály: 10 – 125 kbps; diagnosztika, műszerfal, sebességváltó, stb. – C osztály: nagy sebességű valós idejű átvitel 125 – 1000 kbps; motorvezérlés, blokkoládgátló.
Kommunikációs protokollok • B és C osztályban 3 protokoll: – ODBII (On-Board Diagnostic II) az USA-ban, – SAE J1850 (USA), – ISO 9141-2 (Európában)
• 1995 óta a legelterjedtebb a CAN protokoll (Control Area Network) – 1 mbps átviteli sebsség, – nyílt rendszeren (OSI modell) alapuló kommunikáció, – bármelyik, hálózatba kötött eszköz kommunikálhat a másikkal.
Egyéb villamos elemek • Biztosítékok: – túláram elleni védelem: 5, 10, 20, 25, 30, 40 A
Egyéb villamos elemek • Kapcsolók – feladatuk: egy – egy fogyasztó kibekapcsolása, – típusai: nyomógomb, két vagy több állású fokozatkapcsoló, többfunkciós kormánykapcsoló
Egyéb villamos elemek • Jelfogók (relék) – a nagyobb fogyasztókat (pl. ablaktörlők, világítás, ülésfűtés) reléken keresztül kapcsoljuk, hogy óvjuk a kapcsolók érintkezőit
Világító- és jelzőberendezések • Kettős cél: 1. sötétben, rossz látási viszonyok között a gépjármű útjának megvilágítása, 2. a gépjármű láthatósága, cselekvési szándék (irányváltás, fékezés) észlelése.
• Hatósági előírások szabályozzák: – nemzetközi egyezményeken alapul, – Magyarországon a 6/1990. (IV. 12) KÖHÉM rendelet.
Távolsági fényszórók darabszáma: 2 vagy 4, színe: fehér vagy kadmium-sárga, teljesítményfelvétel: 35 - 75 W, elhelyezése: a jármű elején, nem lehet kijjebb mint a tompított fényszórók külső széle, • sajátosságok: a jármű előtt 100 m-re a megvilágítás 1 luxnál nem lehet kevesebb.
• • • •
Tompított fényszórók darabszáma: 2 színe: fehér vagy kadmium-sárga teljesítményfelvétel: 35 - 70 W elhelyezése: szélei a jármű szélső pontjától 0,4 mnél távolabb és egymáshoz képest a belső szélei 0,6 m-nél közelebb nem lehetnek. Az alsó széle az úttest szintjéhez képest 0,5 m-nél közelebb, a felső széle 1,2 m-nél magasabban nem lehet. • sajátosságok: aszimmetrikus kivitelű 40 m-re világít, de 25 m-ren a megvilágítás 0,7 luxnál több nem lehet.
• • • •
Helyzetjelző lámpák • darabszáma: 2 első, 2 vagy 4 hátsó • színe: fehér vagy kadmiumsárga, a hátsók csak pirosak lehetnek • teljesítményfelvétel: első 5, hátsó 5-12,5 W • elhelyezése: szélei a jármű szélső ponttól 0,4 mnél távolabb és egymáshoz képest a belső szélei 0,6 m-nél közelebb nem lehetnek. Az alsó széle az úttest szintjéhez képest 0,35 m-nél közelebb, felső széle 1,5 m-nél magasabban nem lehet. • sajátosságok: 300 m távolságból észlelhetőnek kell lennie.
Irányjelző lámpák darabszáma: 2 elől, 2 hátul, (ill. oldalanként +1-1) színe: csak borostyán-sárga teljesítményfelvétel: 21 W elhelyezése : mint a helyzetjelzőknél, és 6 m-nél hosszabb járműveknél az oldalirányjelzők alsó széle 0,5 m-nél közelebb, felső széle 1,5 (2,3) m-nél távolabb az úttest szintjétől nem lehet. • sajátosságok: nappal 50 m-ről, sötétben elől 75 mről, hátul 300 m-ről felismerhetők kell legyenek. Az azonos oldalon levőknek azonos fázisban kell villognia (90-30 1/min).
• • • •
Féklámpák darabszáma: 2 hátul (+1 hátul magasan középen) színe: csak piros lehet, teljesítményfelvétel: 21 W, elhelyezése: a jármű szélső pontjától 0,4 m-nél távolabb és egymáshoz képest a belső szélei 0,6 (0,4) m-nél közelebb nem lehetnek. Az alsó széle az úttest szintjéhez képest 0,35 m-nél közelebb, felső szélei 1,5 (2,1) m-nél magasabban nem lehet. • sajátosságok: 300 m-ről felismerhetők kell legyenek és működjön 0,5 m/s2 lassulástól.
• • • •
Rendszámtábla megvilágítás • • • • •
darabszáma: 1 vagy 2 színe: fehér teljesítményfelvétel: 5-12,5 W elhelyezése: a hátsó rendszámtáblánál sajátosságok: a rendszám 20 m távolságból olvasható legyen, de hátrafelé közvetlenül fényt nem bocsájthat ki.
Belső világítás darabszáma: 1 vagy több színe: fehér vagy kadmium-sárga teljesítményfelvétel: 5-12,5 W elhelyezése: a vezetőfülkében, illetve az utastérben • sajátossága: az ajtók bezárásakor automatikusan (azonnal vagy időzítve) lekapcsol
• • • •
Visszajelző lámpák • Jelzik a vezető számára egyes lámpák világítását és egyéb berendezések működését • Színe: funckió
szín
távolsági fényszóró
kék
helyzetjelzők
borostyán sárga
hátsó ködlámpa
borostyán sárga
irányjelzők
villogó zöld
elakadásjelzők
villogó piros
figyelmeztető jelzés
borostyán sárga
megkülönböztető jelzés
kék
• teljesítményfelvétel : 1,2 - 5 W • elhelyezése : műszerfalon
Egyéb világítási szabályok • Kiegészítő lámpák: – ködfényszórók (elől, hátul), – hátramenet világítás, – a jármű méretét jelző lámpák.
• A tompított ill. a távolsági fényszórókat csak a helyzetjelző lámpák után lehessen felkapcsolni. • A hátramenet lámpa csak a hátramenet fokozatban világíthat. • A helyzetjelző lámpák a gyújtáskapcsoló nélkül is bekapcsolhatóak kell legyenek. • A rendszámtábla megvilágítás a helyzetjelzőkkel együtt kell működjön.
Fényforrások • Wolframszálas kétfonatú (bilux) izzó:
Fényforrások • Halogén izzók: – gáztöltet: jód ionokat tartalmaz, hosszabb élettartam. – H1, H2, H3, H4, H7 jelzésűek.
Fényforrások • Xenon fényforrások: – kékesfehér fényűek, – két elektróda között gázkisülés jön létre – gyújtása, működtetése segédáramkört igényel (nagyfeszültség kb. 10kV) – D1, D2R, D2S jelzésűek
• D1 néhány jellemző adata – – – – –
gyújtófeszültség: 10 – 12 kV, üzemi feszültség: 85 V, üzemi frekvencia: 8 – 12 kHz átmeneti állapotban felvett teljesítmény: 70 – 90 W üzemi teljesítményfelvétel: 35 W
